前言

在布魯克納（BrücknerMaschinenbauGmbH&Co.KG）的LISIM®雙向拉伸薄膜生產線上，有700多個夾子機構夾住塑料薄膜，同時進行雙向拉伸。這些夾子由磁場牽引，就像鐵軌上的磁懸浮列車一樣，由728個直線電機產生這一移動磁場使之成為可能。最近，布魯克納采用了貝加萊ACOPOS系列驅動器實現這一運動控制，通過POWERLINK總線實現同步通信。采用貝加萊技術之后，這家位于德國Chiemgau的機械制造商，能夠顯著降低驅動設備成本，縮短循環周期，簡化硬件和軟件維護，并且能夠應用現成的解決方案替換專有的驅動系統和總線技術。

在LISIM®雙向拉伸薄膜生產線上，由直線電機驅動的同步拉伸系統牽引兩個環狀導軌上的數百個夾子機構對薄膜進行拉伸，最高速度可達6.6m/s。塑料薄膜從擠出機和壓延輥中生產出來之后，由這些夾子機構夾住兩邊進行橫向加速拉伸，兩側導軌并不平行，它們的間距會隨著生產線的延伸而增加，同時對薄膜進行縱向拉伸，而且絕對不允許出現劃痕。在拉伸過程中，薄膜還會通過烘箱，高溫決定了材料的分子結構，因此能夠確定薄膜的物理特性，如受到拉伸影響的收縮性。拉伸過后，夾子機構放開薄膜，空轉回系統的起始位置，在對不能用的薄膜邊緣進行修剪之后完成收卷。

采用先進的貝加萊驅動技術的布魯克納薄膜生產設備擁有極短的循環周期。

實際上只有一定數量的夾子受到驅動，而數百個沒有被驅動的夾子不僅可以改善作用在薄膜上的應力分布，而且能夠防止薄膜在拉伸時出現下垂。受到驅動的夾子被設計為直線電機的次要方面（轉子），因此在它們的牽引面上裝有永磁體。主要元件（定子繞組）被對稱安置在牽引面上的永磁體上下，以此來改善應力分布。在不同長度的區域內，繞組沿導軌分布，因此每個區域中只有一個受到驅動的夾子。

728個單獨控制的繞組

每個區域由一個逆變器單獨控制，布魯克納的全新LISIM®系統信賴貝加萊驅動技術：沿著65米長的設備有728個區域，它們由384個貝加萊ACOPOS系列單雙軸逆變模塊和14個電源模塊控制，通過POWERLINK總線實現同步通信。區域的距離越長，所需的電能越大，因此使用的驅動器類型范圍需從2.6A至22A，額定功率為5kW。

“機器概念是在直線電機的基礎上建立起來的，我們在15年前創建了這一概念，但是時至今日它依然非常先進，由于包裝行業和液晶面板行業對特殊薄膜的需求量越來越大，因此機器也得到了持續的改進。我們一直使用到現在的驅動技術確實已經過時，”BrücknerMaschinenbauGmbH&Co.KG自動化開發部電氣經理GünterOedl在談及改用貝加萊系統時說道，“它也是專為我們而開發的，而且使用了專有總線，因此我們想要進行新的開發既困難又昂貴。”

這家機械制造商通過使用ACOPOS模塊和POWERLINK總線，能夠將符合成本效益的標準解決方案取代專有產品，這些標準解決方案的進一步開發可以根據不同用戶的需求來進行。

通過POWERLINK實現精確同步

“POWERLINK總線可以使上百個網絡節點實現精確同步，同時提供較高的數據吞吐量。一方面，我們能夠顯著減少循環周期-現在只有400μs。另一方面，我們能夠將大型軟件塊從驅動器移至全局驅動控制器中，”GünterOedl解釋說。“這明顯簡化了軟件的維護。”

系統中的所有398個ACOPOS模塊（電源模塊和逆變模塊）由12臺APC810系列工控機實現同步，每臺工控機都配有3個POWERLINK卡，可以控制最多13個模塊。工控機通過另一個POWERLINK卡實現通信互聯，或者連接至運行布魯克納運動控制軟件的更高級別的APC810。例如，負責控制烘箱的工廠控制系統是通過PROFIBUS接口連接該貝加萊工控機的。

398個ACOPOS模塊通過POWERLINK總線實現對夾子機構的精確同步控制。

在LISIM®雙向拉伸薄膜生產線的控制柜中，總共有398個ACOPOS模塊，它們由12臺APC810系列工控機實現同步控制。

POWERLINK具有極短的循環周期和極低的抖動率，可以幫助布魯克納實現精確的區域定位，正如這家公司的電氣開發主管所證實：“這些單獨的區域結合在一起具有一致的拓撲結構，容差遠遠小于應用項目規定的一毫秒。”

對于機械制造商而言，POWERLINK的另一項優勢是，它并非專有總線系統，而是一個開源的解決方案，因此可以獲得眾多廠商的支持，可以采用包括專業診斷工具在內的眾多解決方案。

節約能源和空間

布魯克納的管理層對ACOPOS廣泛的產品系列印象深刻，特別是僅用一個逆變模塊就可以控制兩個軸或繞組，正如GünterOedl所言。“我們不需要使用728個逆變模塊，398個模塊就足以完成這項工作，不僅降低成本，而且節省空間。”

布魯克納的管理者們還特別關注冷卻技術。“空氣冷卻的風險在于，阻塞的濾器無法得到及時更換，更糟糕的情況是，它已被拆除或者不再進行更換，”布魯克納公司工程部經理警告說。“因此，我們希望采用冷卻板冷卻，在與貝加萊的初步討論中，他們表現出非常積極的合作意向，為我們開發了一個理想的解決方案。”即使在后續的項目進行過程中，貝加萊在服務方面仍然表現得非常認真：公司將整個驅動系統復制到自己位于Eggelsberg的技術中心中用于開發。

ACOPOS逆變器無需使用導熱膏，這一優勢對于布魯克納采用貝加萊的驅動技術起到了決定性的作用。“在設備維護期間，過去逆變器的更換需要一個小時，而現在在半小時內就能完成，”GünterOedl說道。但這還不夠：對于帶冷卻板的驅動器而言，通過機柜散熱的效率遠勝于水冷或油冷。這樣可以避免出現峰值溫度和較大的溫度波動，有利于延長設備的使用壽命。如果在現有的冷卻系統中加入冷卻液，那么與傳統的冷卻方式相比，還會具有更高的整體效率。

無需傳感器的閉環控制具有更高的效率和魯棒性

將繞組從開環控制改為閉環控制將大幅提高能效。為此，布魯克納必須放棄使用傳感器，因為在烘箱附近不能安裝傳感器。“由于采用了無傳感器的控制方法，因此我們能夠將每個系統的使用功率降低100至150kW，”GünterOedl聲稱。這一控制方法相比弱阻尼的磁軸系統具有更高的阻尼特性，因此無傳感器控制的機械設備能夠更好地預防工藝偏離或薄膜撕裂現象的發生。“無傳感器的閉環控制優勢相當明顯。因此，我們非常歡迎貝加萊在未來繼續為我們提供理想的解決方案，”布魯克納工程部經理總結道。